扫描镜运动对三轴稳定卫星姿态影响研究

推导了带扫描镜运动的星体姿态动力学方程 ,以此方程对扫描过程进行了仿真计算 ,分析了扫描镜做扫描运动时星体姿态运动的一般规律及星体与扫描镜之间惯量比对星体姿态的影响。结果表明 ,扫描镜的步进运动将引起星体滚动姿态的单调变化 ,而周期性的扫描运动将引起星体偏航和俯仰姿态的周期性运动。改变扫描镜绕步进轴的转动惯量主要影响星体滚动姿态 ,而改变扫描镜绕扫描轴的转动惯量 ,主要对星体俯仰。

三轴稳定卫星无陀螺姿态确定算法研究

针对三轴稳定卫星进行了正常飞行模式下无陀螺姿态确定算法研究 ,采用磁强计、地球敏感器和太阳敏感器组合获得姿态数据 ,利用四元数法和高斯 -马尔可夫过程建立了姿态确定估计器算法模型。通过数学仿真证明 ,此姿态确定算法能够对星体姿态进行较精确的估计或校正 ,满足卫星控制精度要求。

三轴稳定型静止轨道遥感卫星指向确定的地标匹配方法

静止轨道遥感卫星与地面处于相对静止状态,但因受到内外部环境的影响,会使得其对地指向发生几何偏差,从而在地面上产生较大的定位误差,因此需要进行有效的修正。本文围绕三轴稳定型静止轨道遥感卫星拍摄地球圆盘时的指向确定问题,提出了一套基于地标匹配的指向计算方法,其中重点解决了作为基准参考的地标数据生成方法、稳健的图像与地标匹配方法,以及基于误差剔除的指向偏差计算方法等。试验表明,该方法对于解决静止轨道遥感图像指向偏差具有较好的精度和稳定性。该技术已经在我国相关卫星数据的在线处理中得到应用。

机载LiDAR姿态角稳定装置的神经网络逆系统解耦控制研究

机载激光雷达(LiDAR)工作过程中,机载平台姿态角波动会造成激光扫描点云的密度分布不均匀,导致后续数字表面模型重建时精度降低,因此设计了一种推转式姿态角稳定装置,可实现机载平台姿态角波动的实时补偿。设计的姿态角稳定装置具有非线性和强耦合的运动控制特点,为消除其运动耦合关系、提高运动控制精度,基于神经网络逆系统解耦控制策略对姿态角稳定装置进行解耦处理,取得了满意的控制效果。首先,建立了姿态角稳定装置动力学系统的多变量神经网络逆系统模型;其次,采用PID闭环反馈控制器与神经网络逆系统前馈补偿器组合的前馈-反馈复合控制器,实现控制系统的实时解耦,改善动态控制性能;最后,进行了实验验证。结果表明,设计的神经网络逆系统解耦控制方法可有效提高姿态角稳定装置控制精度,并对误差干扰具有优良鲁棒性。

一种基于窄带雷达特性的低轨卫星三轴稳定姿态判别法

从低轨卫星的轨道和姿态特性出发 ,在具体分析窄带雷达特性的基础上 ,将非参数检验法用于低轨卫星是否为三轴稳定姿态的判别中 ,并通过仿真实验分析 ,证实了此方法的有效性。

基于模态性能指标的三轴稳定姿态控制

主要研究非线性三轴稳定姿态控制器的设计,首先由航天器姿态运动的运动学方程和动力学方程建立其微分方程模型,以一组姿态误差微分方程表示的模态性能指标作为系统综合的目标,求解出一个包含干扰项的控制器。通过设计干扰观测器,得到一个非线性PID控制器。理论分析和仿真实验表明,各通道的跟踪性能和抗扰性能可以分别进行调节,而且被调参数意义直观,参数调节容易,适于工程应用。

三轴稳定卫星姿态可视化绘制与建模

三轴稳定卫星飞行过程的可视化绘制与建模是航天飞行视景可视化开发中的一个重要内容。文中系统介绍了此类飞行器姿态数据的常用表达方式,对欧拉角及四元数姿态的可视化绘制技术、建模方法、编程实现等进行了研究,并给出了姿态球的绘制及姿态运动过程的建模方法。在此基础上,基于OpenGL图形库对其绘制过程进行了原型实现,给出了绘制效果,试验结果证明了该方法的可行性,同时对姿态绘制及航天视景系统开发具有一定的参考价值。

三轴稳定卫星姿态控制周期的仿真研究

针对三轴稳定卫星的姿态控制系统,在离散事件仿真器OMNeT++的基础上,建立了以陀螺、星敏感器为敏感器,以反作用飞轮为执行机构的三轴稳定卫星的闭环控制系统。对于卫星姿态控制系统中控制周期的选取作了初步的分析,最后采用双矢量定姿算法和PID控制算法,设定多种控制周期,对该卫星在对地定向模式下的控制精度进行了仿真,仿真结果清楚的显示了控制周期对姿态控制精度的影响。

用箭遥数据计算三轴稳定卫星初始姿态

在卫星发射中,利用星箭分离时刻的火箭遥测数据来确定卫星在入轨时的初始姿态,是主动段测控任务中准实时工作很重要的一环。文中从初始姿态确定的原理入手,对数据的选取和坐标系的定义进行描述,并对计算方法和步骤进行了讨论。通过实际应用,指出应注意的事项。

带挠性附件三轴稳定卫星姿态动力学状态空间模型研究

对带挠性附件三轴稳定卫星姿态动力学状态空间模型建立进行了研究。用混合坐标法建立带挠性附件的卫星的动力学方程,对挠性体的高阶模态作截断处理以简化模型。用小角度近似获得了以姿态角表示的刚体卫星线性化姿态动力学方程,给出了卫星姿态动力学方程状态空间方程,将卫星的挠性附件振动耦合作用作为一种外部干扰力矩叠加到线性方程中,建立了完整的带挠性附件三轴卫星姿态动力学方程的状态空间模型。以某带单翼太阳电池板的卫星作为算例,设计了基于状态空间模型的控制器,结果表明基于状态空间模型设计的高阶线性控制器能对具非线性时变特性的卫星进行有效控制,对帆板等挠性附件的振动有主动抑制功能。

三轴转台系统姿态变化下指向误差建模与分析

为了研究三轴转台姿态变化时各误差分量对系统指向误差的影响,基于多体系统运动学理论,结合转台系统结构和运动特点,建立了从基座到负载设备的三轴转台系统多体拓扑结构,将负载设备安装角度误差分量引入特征矩阵,完善了三轴转台系统指向误差模型;基于所建立的模型,在转台实际姿态变化下,仿真获得了各误差分量对系统指向误差的影响规律,为三轴转台的设计装调、误差分配以及补偿提供了理论依据。

基于再励模糊神经网络的三轴稳定卫星姿态智能控制

将再励学习引入模糊神经网络的T-S模型,建立了模糊神经网络控制器和控制评估网络的再励学习算法,并应用于三轴稳定卫星的姿态控制。这种再励模糊神经网络不需要精确的卫星数学模型和学习样本,通过再励学习实现控制网络/评估网络参数的在线调节,具有比较强的适应性和学习能力。仿真结果表明,这种智能控制方法可以有效解决卫星的模型不确定性问题,提高了卫星姿态控制的精度和鲁棒性。

三轴稳定静止气象卫星图像导航中的姿态确定

为了满足三轴稳定静止气象卫星图像导航中姿态确定的高精度要求,提出了陀螺仪和星敏感器的组合定姿方案,并且设计了联合采用预测滤波和推广卡尔曼滤波的实时姿态估计算法。基于Matlab建立了姿态确定的时域模型。通过数字仿真验证了该算法具有高精度、收敛迅速和强鲁棒性。

直升机三轴姿态稳定回路建模与仿真

本文介绍了直升机飞控系统三轴姿态稳定回路的数学模型,基于Simulink动态系统仿真工具开发了某型直升机飞控系统三轴姿态稳定回路仿真软件包。详细介绍了三轴姿态稳定回路仿真软件包中包含的直升机状态方程、串联舵机、并联舵机、三通道控制律结构等子系统模型。运用该仿真软件包,选择三种典型的直升机状态对某型直升机飞控系统三轴姿态稳定回路进行了动态仿真,仿真结果为飞控系统内回路的控制律设计及验证发挥了较好作用,减少了飞控系统硬件在回路半物理仿真试验的次数和周期。

视轴偏心三轴跟踪机架指向精度分析

本文分析了实现大范围空间光电跟踪的视轴偏心三轴跟踪机架的轴系误差。在刚体动力学的基础上,利用姿态变换的方法对视轴偏心的这种新型跟踪机架进行分析,推导出了机架指向精度的具体算法,探索了计算视轴偏心的三轴跟踪机架误差及误差分配的新方法,并针对一跟踪架的具体误差进行了指向精度计算。其中,垂直度误差对指向精度影响最大。

三轴稳定通信卫星地球指向情况下的陀螺标定

本文介绍了三轴稳定通信卫星地球指向情况下的陀螺标定方法和计算公式。转移轨道远地点点火后及同步轨道在三轴稳定地球指向情况下的陀螺标定是利用地球敏感器、太阳敏感器和速率积分陀螺信号的遥测值标定陀螺常值漂移。

三轴稳定航天器多领域统一建模与仿真平台

为反映航天器系统涉及的多学科交互作用下的控制特性,开发了包含机械、电气、控制、软件等的多领域统一建模与仿真平台.该平台包含姿控软件、飞轮系统(电机及其驱动器、轴承摩擦、飞轮机构等)、磁力矩器、姿态敏感器、姿态动力学、轨道动力学、环境力矩等不同领域的模块,各模块由Modelica语言实现,有机集成一体.对两种典型的姿态控制模式——姿态建立及姿态机动的仿真表明,利用该仿真平台不但可分析整个系统的闭环控制性能,还可评估各领域部件对整体性能的影响.在航天器研制的各个阶段(方案、子系统、系统等)充分使用该平台,可实现多学科设计优化的目标.

气动力矩和重力梯度矩实现微小卫星三轴姿态控制

提出运用低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和气动力矩 )实现微小卫星三轴姿态被动控制方案。重力梯度矩提供俯仰和滚转恢复力矩 ,气动力矩提供偏航和俯仰恢复力矩 ;通过姿态稳定性分析和姿控过程动态仿真 ,结果表明此卫星具有结构简单、姿态稳定精度高的优点。

车载平板动卫通三轴稳定机理研究

针对车载平板动卫通系统中稳定隔离载体姿态变化问题,通过对三轴稳定机理的分析研究,提出了"方位、俯仰机械补偿,极化电子补偿"的三轴稳定结构,仿真结果表明"方位、俯仰陀螺安装在天线俯仰转台,极化陀螺安装在天线方位转盘或俯仰转台"两种自稳定结构能提供良好的陀螺工作环境并具有较为简洁的隔离载体姿态变化补偿表达式,具有一定的工程理论指导意义。

三轴稳定通信卫星在地球搜索模式下的陀螺标定

本文介绍三轴稳定通信卫星在转移轨道远地点点火前，在地球搜索模式下的陀螺标定方法和计算公式。此种陀螺标定需进行两次姿态机动，利用太阳敏感器和速率积分陀螺遥测数据标定陀螺的常值漂移。